CN116087802A - 试验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池试验技术领域，具体公开了一种试验箱，该试验箱中，箱体内设有试验腔，待测工件、气体传感器和烟雾传感器均位于试验腔内；报警件设于箱体；烟雾传感器、气体传感器和报警件均与控制器通讯连接，烟雾浓度大于或等于烟雾预设值时产生烟雾信号，气体浓度大于或等于气体预设值时产生气体信号，控制器接收到烟雾信号或气体信号后控制报警件发出警报信号。该试验箱通过将烟雾传感器和气体传感器设置在试验腔内，可以直接检测到待测工件热失控时释放的烟雾和可燃气体，由于不用取样检测，减少了泵吸和管路延长导致的浓度稀释和取样时间导致的延时，大大缩短了处理时间，起到了预防的效果，缩短试验时间，提高试验效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池试验技术领域，尤其涉及一种试验箱。
背景技术
电池环境试验箱(以下简称试验箱)用于模拟不同气候环境条件对电池的影响，常用于对电池质量、性能与使用寿命进行试验研究，以便于后续对电池性能的改进和电池安全性的测试。但在试验和测试过程中，电池可能会因为过充、短路、密封质量问题等出现损坏、泄露、膨胀、起火、爆炸等情况，为增加试验箱使用过程中的安全性，需要一种消防报警装置对电池热失控产生的烟雾和气体浓度进行检测，在试验箱有起火、爆炸等高危情况之前触发报警装置，提醒试验人员或者自动触发消防系统对试验箱进行安全处理，避免发生危险事故，伤害试验作业人员、损坏试验箱，因此电池热失控后检测报警时间越早，试验人员手动或自动触发灭火，控制热失控安全处理的时间越早，造成的损失和危害越小。
专利号为CN202023096923.1的一种气体检测设备的工作原理是将烟雾和气体从环境箱通过空气泵，抽出环境箱，抽出的气体经过冷却、去湿通到烟雾和气体传感器里面检测报警，此种检测方式有以下几种缺陷：
1、检测气体需要抽出过程，因为安装位置有管路延长，检测报警的响应时间会被延长，会延长热失控的处理时间；
2、取样到试验箱外部检测烟雾浓度会因为冷凝水吸附和管路吸附被稀释，导致检测报警的响应时间会被延长，会延长热失控的处理时间；
3、取样到试验外部检测，吸取的是采集口附近的气体，因此，需要箱内气体浓度均匀且足够大时，取样的气体才能触发报警，也会延长报警响应时间；
4、小的软包电芯热失控过程很短，破口、起火燃烧时间只有15-20S，采用外置取样检测方式，综合上面1-3项，烟雾和气体报警响应时间根据批量检测数据分析，在箱内烟雾和气体浓度足够时，触发报警时间，可维持在10-20S，电芯燃烧基本上快结束了，达不到预防起火和灭火的初衷。
为此，亟需研究一种试验箱，以解决将检测环境中的烟雾抽取到试验箱外，导致检测报警的响应时间延长的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种试验箱，以解决将检测环境中的烟雾抽取到试验箱外，导致检测报警的响应时间延长的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种试验箱，该试验箱包括：
箱体，所述箱体内设有试验腔，待测工件放置于所述试验腔内；
烟雾传感器，设于所述试验腔的内部，用于检测所述试验腔内的烟雾浓度；
气体传感器，设于所述试验腔的内部，用于检测所述试验腔内的气体浓度；
报警件，设于所述箱体的侧面；
控制器，所述烟雾传感器、所述气体传感器和所述报警件均与所述控制器通讯连接，所述烟雾浓度大于或等于烟雾预设值时产生烟雾信号，所述气体浓度大于或等于气体预设值时产生气体信号，所述控制器接收到所述烟雾信号或所述气体信号后控制所述报警件发出警报信号。
优选地，所述试验箱包括密封盖，所述密封盖设于所述箱体，并位于所述试验腔的内部，所述密封盖和所述箱体围设成安装腔，所述密封盖设有第一检测口，所述烟雾传感器设于所述安装腔且所述烟雾传感器的测试口正对所述第一检测口；和/或
所述密封盖设有第二检测口，所述气体传感器设于所述安装腔且所述气体传感器的测试口正对所述第二检测口。
优选地，所述箱体设有过线通道，所述过线通道的一端连通所述安装腔，所述过线通道的另一端位于所述箱体外，线缆穿设于所述过线通道，所述线缆的一端位于所述安装腔内，另一端位于所述箱体外。
优选地，所述试验箱包括第一加热件，所述第一加热件设于所述烟雾传感器的测试口处；和/或
所述试验箱包括第二加热件，所述第二加热件设于所述气体传感器的测试口处。
优选地，所述烟雾传感器设置至少两个，分别位于所述试验腔的顶部和底部，任一个所述烟雾传感器检测到烟雾浓度大于或等于1000ug/m3时产生所述烟雾信号。
优选地，所述气体传感器设置至少两个，分别位于所述试验腔的顶部和底部，任一所述气体传感器检测到二氧化碳的气体浓度大于或等于2000PPM或检测到一氧化碳的气体浓度大于或等于1000PPM时产生所述气体信号。
优选地，所述试验箱包括温度传感器，所述温度传感器贴设于所述待测工件的表面，所述温度传感器与所述控制器通讯连接，所述待测工件的温度大于温度预设值时产生温度信号，所述待测工件的升温速率大于速率预设值时产生速率信号，所述控制器接收到所述温度信号或所述速率信号后控制所述报警件发出警报信号。
优选地，所述温度传感器设有至少两个，两个所述温度传感器分别贴设于所述待测工件的上表面和下表面。
优选地，所述试验箱包括显示屏，所述显示屏用于实时显示所述烟雾浓度和所述气体浓度。
优选地，所述报警件包括声光报警器，所述警报信号包括声音报警信号和/或灯光报警信号。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种试验箱，该试验箱通过将烟雾传感器和气体传感器设置在试验腔内，由于和待测工件之间的距离短，能迅速检测到工件在测试过程产生的烟雾或气体，进而发出烟雾信号和气体信号，并通过报警件发出警报信号，试验箱内从工件出现烟雾或气体到报警件发出报警信号的处理时间小于或等于5秒，相较于将气体抽出至箱体外的装置，大大缩短了处理时间，起到了预防的效果，缩短试验时间，提高试验效率。
附图说明
图1为本发明实施例中试验箱的结构示意图，第一角度；
图2为本发明实施例中试验箱的结构示意图，第二角度，隐去控制柜；
图3为本发明实施例中试验箱的试验腔的结构示意图；
图4为图3中A处的放大图；
图5为本发明实施例中过线通道的结构示意图；
图6为本发明实施例中密封盖的结构示意图。
图中：
1、箱体；11、试验腔；12、过线通道；13、显示屏；14、上灭火出口；
2、烟雾传感器；
3、气体传感器；
4、报警件；
5、密封盖；51、第一检测口；52、第二检测口；53、翻边；54、安装孔；
6、控制柜；
7、灭火器；71、管路。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-6所示，本实施例提供一种试验箱，该试验箱包括箱体1、烟雾传感器2、气体传感器3和报警件4，其中，箱体1内设有试验腔11，待测工件放置于试验腔11内；烟雾传感器2设于试验腔11的内部，烟雾传感器2用于检测试验腔11内的烟雾浓度；气体传感器3设于试验腔11的内部，气体传感器3用于检测试验腔11内的气体浓度；报警件4设于箱体1的侧面或顶部；烟雾传感器2、气体传感器3和报警件4均与控制器通讯连接，烟雾浓度大于或等于烟雾预设值时产生烟雾信号，气体浓度大于或等于气体预设值时产生气体信号，控制器接收到烟雾信号或气体信号后控制报警件4发出警报信号。
其中，待测工件可以为电池。当然，在其他实施例中，待测工件可以为其他在测试过程中需要报警设备的工件，并不以此为限。本实施例中以电池为例进行说明。
该试验箱通过将烟雾传感器2和气体传感器3设置在试验腔11内，由于烟雾传感器2和气体传感器3与待测工件之间的距离短，能迅速检测到待测工件在测试过程热失控时释放的烟雾和可燃气体，进而发出烟雾信号或气体信号，并通过报警件4发出警报信号，电池出现烟雾或气体到报警件4发出报警信号，在试验箱内处理时间小于或等于5秒，相较于将气体抽出至箱体1外的装置，减少了泵吸和管路延长导致的浓度稀释和取样时间导致的延时，大大缩短了处理时间，起到了预防的效果，缩短试验时间，提高试验效率。
为避免对传感器造成损伤，本实施例中，试验箱包括密封盖5，密封盖5设于箱体1，并位于试验腔11的内部，密封盖5和箱体1围设成安装腔，密封盖5设有第一检测口51，烟雾传感器2设于安装腔且烟雾传感器2的测试口正对第一检测口51。密封盖5设有第二检测口52，气体传感器3设于安装腔且气体传感器3的测试口正对第二检测口52。其中，密封盖5的两侧分别设有一个翻边53，翻边53设有安装孔54，螺钉穿过安装孔54螺接于箱体1上的螺孔。其中，密封盖5为钣金机构。该设置能对烟雾传感器2和气体传感器3密封起来，对烟雾传感器2的除了测试口以外的电子器件进行保护，也对气体传感器3的除了测试口以外的电子器件进行保护，防止热失控烧坏线缆。
烟雾传感器2优选设置在试验腔11的顶部，该位置使得烟雾传感器2便于对二氧化碳浓度的测量。为此，本实施例中，密封盖5设于箱体1，并位于试验腔11的顶部。其中，气体传感器3和烟雾传感器2的元器件均为耐高、低温电子元器件。
箱体1设有过线通道12，过线通道12的一端连通安装腔，过线通道12的另一端位于箱体1外，线缆穿设于过线通道12，线缆的一端位于安装腔内，另一端位于箱体1外。线缆设有两个，其中一个用于电连接烟雾传感器2和箱体1外的控制器；另一个用于电连接气体传感器3和箱体1外的控制器。
可选地，试验箱包括第一加热件，第一加热件设于烟雾传感器2的测试口处，用于加热进入烟雾传感器2的烟雾。试验箱内温度小于25℃时，第一加热件开启，加热进入烟雾传感器2的烟雾的同时，还能对烟雾传感器2加热，防止低温导致烟雾传感器2的内部凝露，从而引发误报或损坏烟雾传感器2。其中，第一加热件可以为热电偶。
试验箱包括第二加热件，第二加热件设于气体传感器3的测试口处，用于加热进入气体传感器3的气体。试验箱内温度小于25℃时，第二加热开启，加热进入气体传感器3的气体的同时，还能对气体传感器3加热，防止低温导致烟雾传感器2的内部凝露，从而引发误报或损气体传感器3。其中，第二加热件可以为热电偶。
在另一实施例中，第一检测口51内设有网状发热丝，用于加热通过第一检测口51的烟雾。第二检测口52内设有网状发热丝，用于加热通过第二检测口52的气体。
试验时，电池破损的部位不同，导致释放烟雾的方向不同，因此，如果烟雾传感器2和释放烟雾的点的位置较远，则需要较长时间检测到烟雾，延长处理时间。为此，本实施例中，烟雾传感器2设置至少两个，分别位于试验腔11的顶部和底部，位于试验腔11的顶部的烟雾传感器2检测到烟雾浓度大于或等于1000ug/m3时产生烟雾信号，或者位于试验腔11的底部的烟雾传感器2检测到烟雾浓度大于或等于1000ug/m3时产生烟雾信号。换言之，两个烟雾传感器2中，任一个产生检测到烟雾浓度大于或等于1000ug/m3时产生烟雾信号，提高了检测的准确性和效率，缩短了处理时间。
同理地，气体传感器3设置至少两个，分别位于试验腔11的顶部和底部，位于试验腔11的顶部的气体传感器3检测到二氧化碳的气体浓度大于或等于2000PPM时产生气体信号，或者位于试验腔11的顶部的气体传感器3检测到一氧化碳的气体浓度大于或等于1000PPM时产生气体信号。位于试验腔11的底部的气体传感器3检测到二氧化碳的气体浓度大于或等于2000PPM时产生气体信号，或者位于试验腔11的底部的气体传感器3检测到一氧化碳的气体浓度大于或等于1000PPM时产生气体信号。换言之，两个气体传感器3中，任一个气体传感器3测到的二氧化碳的气体浓度大于或等于2000PPM时产生气体信号，任一个气体传感器3测到的一氧化碳的气体浓度大于或等于1000PPM时产生气体信号。上述的各个预设值均为报警阈值，在其他实施例中，烟雾和气体报警阈值可根据电池的电解液配方设置，并不以此为限。
为提高对温度的检测效率，缩短处理时间，提高检测精度，本实施例中，试验箱包括温度传感器，温度传感器贴设于电池的表面，温度传感器与控制器通讯连接，电池的温度大于温度预设值时产生温度信号，电池的升温速率大于速率预设值时产生速率信号，控制器接收到温度信号或速率信号后控制报警件4发出警报信号。其中，温度传感器为贴片结构。
其中，优选地，温度传感器设有至少两个，两个温度传感器分别贴设于电池的上表面和下表面，即电池的上表面贴有一个温度传感器，电池的下表面贴有一个温度传感器。两个温度传感器能对电池不同位置的温度进行检测，在一个实施例中，只要一个温度传感器检测到电池的温度大于100℃就会通过控制器控制报警件4发出警报信号。在另一个实施例中，只要一个温度传感器检测到电池的升温速率大于速率预设值就会通过控制器控制报警件4发出警报信号。其中，速率预设值可以为2℃/min、3℃/min或者5℃/min。
为便于试验人员了解试验情况，本实施例中，可选地，试验箱包括显示屏13，显示屏13用于实时显示烟雾浓度和气体浓度。可选地，报警件4包括声光报警器，警报信号包括声音报警信号和/或灯光报警信号。
本实施例中，试验箱包括灭火器7，灭火器7能喷洒灭火材料，以实现灭火功能。其中，灭火器7的出口通过两个管路71和试验腔11连通，一个管路71的出口与试验腔11的顶端的上灭火出口14连通，可以向下喷洒灭火材料；另一个管路71的出口与试验腔11的底端的下灭火出口连通，可以向上喷洒灭火材料。两个灭火出口的设置大大提高了灭火效率。
试验箱的箱体1外设置有控制柜6，控制器设置于控制柜6内，整个试验箱的电路控制通过PLC控制电路实现。灭火器7设置于控制柜6的底部。
上述试验箱的结构，可以满足-40℃-100℃无湿度环境模拟测试，可以满足80％电池测试需求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.试验箱，其特征在于，包括：
箱体(1)，所述箱体(1)内设有试验腔(11)，待测工件放置于所述试验腔(11)内；
烟雾传感器(2)，设于所述试验腔(11)的内部，用于检测所述试验腔(11)内的烟雾浓度；
气体传感器(3)，设于所述试验腔(11)的内部，用于检测所述试验腔(11)内的气体浓度；
报警件(4)，设于所述箱体(1)的侧面；
控制器，所述烟雾传感器(2)、所述气体传感器(3)和所述报警件(4)均与所述控制器通讯连接，所述烟雾浓度大于或等于烟雾预设值时产生烟雾信号，所述气体浓度大于或等于气体预设值时产生气体信号，所述控制器接收到所述烟雾信号或所述气体信号后控制所述报警件(4)发出警报信号。
2.根据权利要求1所述的试验箱，其特征在于，所述试验箱包括密封盖(5)，所述密封盖(5)设于所述箱体(1)，并位于所述试验腔(11)的内部，所述密封盖(5)和所述箱体(1)围设成安装腔，所述密封盖(5)设有第一检测口(51)，所述烟雾传感器(2)设于所述安装腔且所述烟雾传感器(2)的测试口正对所述第一检测口(51)；和/或
所述密封盖(5)设有第二检测口(52)，所述气体传感器(3)设于所述安装腔且所述气体传感器(3)的测试口正对所述第二检测口(52)。
3.根据权利要求2所述的试验箱，其特征在于，所述箱体(1)设有过线通道(12)，所述过线通道(12)的一端连通所述安装腔，所述过线通道(12)的另一端位于所述箱体(1)外，线缆穿设于所述过线通道(12)，所述线缆的一端位于所述安装腔内，另一端位于所述箱体(1)外。
4.根据权利要求2所述的试验箱，其特征在于，所述试验箱包括第一加热件，所述第一加热件设于所述烟雾传感器(2)的测试口处；和/或
所述试验箱包括第二加热件，所述第二加热件设于所述气体传感器(3)的测试口处。
5.根据权利要求1所述的试验箱，其特征在于，所述烟雾传感器(2)设置至少两个，分别位于所述试验腔(11)的顶部和底部，任一个所述烟雾传感器(2)检测到烟雾浓度大于或等于1000ug/m3时产生所述烟雾信号。
6.根据权利要求1所述的试验箱，其特征在于，所述气体传感器(3)设置至少两个，分别位于所述试验腔(11)的顶部和底部，任一所述气体传感器(3)检测到二氧化碳的气体浓度大于或等于2000PPM或检测到一氧化碳的气体浓度大于或等于1000PPM时产所述生气体信号。
7.根据权利要求1-6任一项所述的试验箱，其特征在于，所述试验箱包括温度传感器，所述温度传感器贴设于所述待测工件的表面，所述温度传感器与所述控制器通讯连接，所述待测工件的温度大于温度预设值时产生温度信号，所述待测工件的升温速率大于速率预设值时产生速率信号，所述控制器接收到所述温度信号或所述速率信号后控制所述报警件(4)发出警报信号。
8.根据权利要求7所述的试验箱，其特征在于，所述温度传感器设有至少两个，两个所述温度传感器分别贴设于所述待测工件的上表面和下表面。
9.根据权利要求1-6任一项所述的试验箱，其特征在于，所述试验箱包括显示屏(13)，所述显示屏(13)用于实时显示所述烟雾浓度和所述气体浓度。
10.根据权利要求1-6任一项所述的试验箱，其特征在于，所述报警件(4)包括声光报警器，所述警报信号包括声音报警信号和/或灯光报警信号。
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